Вертикальный ветряк
Un вертикальная ветряная турбина и горизонтально, как электрический генератор, который работает преобразование кинетической энергии ветра в механической энергии и через ветряную турбину в электроэнергии.
Есть два основных типа ветряк с вертикальной и горизонтальной осью. Те, у кого вертикальная ось, выделяются тем, что не нуждаются в механизме ориентации, а электрический генератор может быть установлен на земле. С другой стороны, наиболее часто используются устройства с горизонтальной осью, которые позволяют охватить широкий спектр изолированных приложений малой мощности вплоть до установок в крупных ветряных электростанциях.
Мы собираемся углубиться в две основные из них, такие как вышеупомянутые ветряные турбины с вертикальной и горизонтальной осью, и что они будут. новые предложения, которые пытаются извлечь из этого максимальную пользу ветру для производства электроэнергии. Мы живем в течение нескольких лет, когда технологии развиваются, и мы каждый раз видим новые предложения, такие как безвинтовые ветряные турбины проекта Vortex или это ветровое дерево, своего рода механическое дерево, которое бесшумно генерирует энергию.
- 1 Что такое вертикальный ветряк?
- 1.1 Тип Савониуса
- 1.2 Гиромил
- 1.3 Дарье
- 6.1 Технология плавающих ветряных турбин
- 6.2 Вихревые безвинтовые ветряные турбины
- 6.3 Дерево Ветра
- 7.1 Основание
- 7.2 Башня
- 7.3 Лопасти и ротор
- 7.4 Гондола
- 7.5 Коробка передач
- 7.6 Generador
- 7.7 Система разрыва
- 7.8 система управления
Что такое вертикальный ветряк?
Ветряная турбина с вертикальной осью — это, по сути, ветряная турбина, в которой вал ротора установлен в вертикальном положении и может вырабатывать электричество независимо от направления ветра. Преимущество этого типа вертикальной ветряной турбины заключается в том, что может вырабатывать электричество даже в местах с небольшим ветром и городские районы, где строительные нормы обычно запрещают установку горизонтальных ветряных турбин.
Как уже упоминалось, ветряные турбины с вертикальной или вертикальной осью нет необходимости в механизме ориентации а какой бы электрогенератор можно найти на земле. Его производство энергии ниже и у него есть некоторые небольшие недостатки, например, его нужно моторизовать, чтобы двигаться.
Там три типа вертикальных ветряных турбин как и Савониус, Гиромилль и Дарриус.
Тип Савониуса
Это характеризуется тем, что образованный двумя полукругами смещен по горизонтали на определенное расстояние, через которое проходит воздух, поэтому развивает небольшую мощность.
Гиромил
Он выделяется тем, что комплект прикрепленных вертикальных лопастей с двумя планками на вертикальной оси и предлагает диапазон энергоснабжения от 10 до 20 кВт.
Дарье
Сформирован двумя или тремя двояковыпуклыми лопастями, соединенными относительно вертикальной оси внизу и вверху, это позволяет использовать ветер в широком диапазоне скоростей. Недостаток в том, что они не включаются сами по себе и им нужен ротор Савониуса.
Как работает ветряная турбина с вертикальной осью?
В вертикальных ветряных турбинах лопасти вращаются с силой, которая движет ветром. Вертикальные ветряные турбины, в отличие от горизонтальных, всегда ориентированы по ветру. Независимо от того, в каком направлении они находятся, они могут работать, даже когда ветер дует с небольшой скоростью. Преимущество этих вертикальных ветряных турбин в том, что они меньше и легче, чем турбины с горизонтальным. Будучи меньше по размеру, они производят меньше энергии. Однако они способны обогревать дом, включать все внутреннее и внешнее освещение и заряжать аккумулятор электромобиля.
Горизонтально-осевые ветряные турбины
Те, у которых горизонтальная ось — Наиболее часто используемые и это те, которые мы можем найти на тех крупных ветряных электростанциях, где этот тип ветряных турбин может использоваться с мощностью более 1 МВт.
По сути, это ротационная машина. в котором движение создается кинетической энергией ветра, когда он воздействует на ротор, обычно имеющий три лопасти. Произведенное вращательное движение передается и умножается с помощью умножителя скорости на генератор, который отвечает за производство электроэнергии.
Все эти компоненты они стоят на гондоле Он размещен на опорной башне. Это обычные, которые можно найти в некоторых регионах нашей страны, которые рисуют другой горизонт и ландшафт, но предлагают чистую и дешевую энергию.
Каждая ветряная турбина имеет микропроцессор, отвечающий за управление и регулировать его параметры запуска, работы и останова. При этом вся эта информация и данные передаются в центр управления установкой. Каждая из этих ветряных турбин включает в себя в основании башни шкаф со всеми электрическими компонентами (автоматические выключатели, трансформаторы тока, устройства защиты от перенапряжения и т. Д.), Которые облегчают транспортировку генерируемой электроэнергии для подключения к сети или потребления. точки.
Энергия, получаемая от ветряной турбины зависит от силы ветра который проходит через ротор и прямо пропорционален плотности воздуха, площади, охватываемой его лопастями, и скорости ветра.
Работа ветряной турбины характеризуется кривой мощности который указывает диапазон скоростей ветра, в котором он может работать, и мощность, необходимую для каждого случая.
Какой тип ветряной турбины более эффективен?
Когда дело доходит до энергоэффективности, выигрывают горизонтальные ветряные турбины. И дело в том, что они способны достигать более высокой скорости вращения, поэтому им нужна коробка передач с более низким передаточным числом вращения. Кроме того, поскольку конструкция этих ветряных турбин должна быть достаточно высокой. в большей степени используется повышенная скорость ветра. В верхних слоях атмосферы скорость ветра выше, поскольку здесь нет никаких препятствий.
Каковы недостатки ветряных турбин VAWT?
К недостаткам этих типов ветряных турбин можно отнести следующее:
- Первоначальная стоимость установки довольно высока.
- Если вам необходимо в районе, где постоянно не слишком сильный ветер, скорее всего, нельзя добиться энергоэффективности.
- Из-за шума могут возникнуть проблемы с соседями.
- Турбины обычно работают только с мощностью около 30%.
Использование ветряных турбин и история
Электроэнергия ветра уже использовалась в ветряных роторах в изолированных домах. в сельской местности в середине XNUMX века.
Но действительно сделала ставку на эту технологию в 70-е годы Дания. Этот факт позволил этой стране быть один из ведущих производителей этого типа ветряных турбин, как в случае с Vestas и Siemens Wind Power.
Уже в 2013 году ветроэнергетика произведено в эквиваленте 33% от общего потребления электроэнергии, с 39% в 2014 году. В настоящее время цель Дании — достичь 50% к 2020 году, а к 2035 году — 84%.
Произошедшее в этой стране изменение было из-за высоких выбросов CO2 в конце 70-х годов, поэтому возобновляемая энергия стала основным выбором для этой страны. Это привело к снижению энергетической зависимости от других стран и снижению глобального загрязнения.
Исторической была установка в Дании первая ветряная турбина мощностью 2 МВт. Силовая установка имела трубчатую башню и три лопасти. Его построили учителя и ученики школы Твинд. И что любопытно в этой истории, так это то, что над этими «любителями» высмеивали в день, предшествующий инаугурации. Эта турбина до сих пор работает и имеет конструкцию, очень похожую на самые современные ветряные турбины.
Будущее ветряных турбин
По сей день технологические инновации продолжают появляться в улучшить приложения энергии ветра. В 2015 году самой крупной установленной турбиной была Vestas V164 для использования на побережье.
В 2014 году более 240.000 XNUMX ветряных турбин они работали в мире, производя 4% мировой электроэнергии. В 2014 году общая мощность превысила 336 ГВт, а лидерами по количеству установок были Китай, США, Германия, Испания и Италия.
И не только в этих странах растет количество ветряных турбин с вертикальной или горизонтальной осью, но и во многих других странах. они ищут способ быть более устойчивым Как и в случае с Эйфелевой башней во Франции, которая теперь вырабатывает собственную энергию за счет недавно установленных ветряных турбин и к которой будут добавлены светодиодные фонари, солнечные панели и система сбора дождевой воды для продвижения экологически чистой и дешевой энергии.
Нельзя забывать и о новых попытках в виде 157 ветряных турбин для 3 новых ветряных электростанций в Южной Африке это будет сделано одним из крупнейших производителей этого типа технологий, таким как Siemens. Они добавят к этим трем источникам мощность 3 мВт, и ожидается, что они будут установлены к началу 140 года для обеспечения электроэнергией близлежащего населения этой африканской страны.
Теме статьи:
Все, что вам нужно знать о ветряных турбинахТехнология плавающих ветряных турбин
Как мы могли видеть в история ветроэнергетики, оффшорная ветроэнергетика начал расширяться в 2009 году когда в Норвегии была установлена плавучая ветряная турбина Hywind, стоимость которой составила около 62 миллионов долларов.
Япония после ядерной катастрофы на Фукусиме разработал установку 80 морские ветряки на ближайшем берегу к 2020 году.
Вихревые безвинтовые ветряные турбины
Испанская компания Deutecno имеет создал ветряк без движущихся частей который занял первое место в категории «Энергетика» на The South Summit 2014.
Эти безвинтовые ветряные турбины они будут отвечать за ликвидацию этих огромных ветряных турбин которые изменяют горизонт, где бы они ни были установлены. Его функциональность будет аналогичной, но с довольно значительной экономией средств, не считая того факта, что его обслуживание и установка дешевле.
Также должен быть снижение воздействия на окружающую среду Кроме того, он устраняет шум, который создают традиционные ветряные турбины.
Их технология работает таким образом, что использует деформацию, вызванную вибрацией который вызывается ветром при входе в резонанс в полужестком вертикальном цилиндре, закрепленном в земле.
Основная часть Vortex — цилиндр — была из пьезоэлектрических материалов и стекловолокно или углерод, а электрическая энергия генерируется при деформации этих материалов.
2016 будет годом в котором готов первый безлопастный ветряк.
Дерево Ветра
Довольно новаторский проект — Wind Tree, разрабатываемый NewWind. состоит из 72 искусственных листьев. Каждая из них представляет собой вертикальную турбину конической формы и имеет небольшую массу, которая может генерировать энергию при легком ветре 2 метра в секунду.
Это позволяет вам генерировать электроэнергию за 280 дней в год, а его общая выработка составляет 3.1 кВт при 72 работающих турбинах. Дерево Ветра высотой 11 метров и диаметром 8 метров близко к размеру настоящего дерева, поэтому прекрасно вписывается в это городское пространство.
Un довольно специфический проект и это ставит нас перед теми технологическими достижениями, которые стремятся стать более эффективными и иметь возможность обеспечивать достаточное количество энергии для коммунальной электросети или в качестве дополнительной энергии для здания.
Части ветряной турбины
Изображение — Викимедиа / Энрике Данс
Ветряные турбины в целом они могут измерять высоту до 200 метров и вес до 20 тонн веса. Его структура и компоненты сложны и изготовлены для оптимизации выработки электроэнергии от XNUMX до максимальной.
Между компонентами и части ветряной турбиныг у нас есть:
Основание
Основы ветряной турбины должны быть хорошо прикреплен к прочному основанию. Для этого горизонтальные ветряные турбины построены на подземном железобетонном фундаменте, который адаптируется к местности, на которой они расположены, и помогает выдерживать ветровые нагрузки.
Башня
Башня является частью ветряной турбины, которая выдерживает весь вес и удерживает лезвия от земли. Он построен из железобетона внизу и стали вверху. Обычно он полый, чтобы обеспечить доступ к гондоле. Башня отвечает за подъем ветряной турбины настолько, чтобы она могла использовать максимально возможные скорости ветра. К концу башни прикреплена вращающаяся гондола из стали или стекловолокна.
Лопасти и ротор
Сегодняшние турбины состоят из три лезвия, так как это обеспечивает большую плавность при повороте. Лезвия изготовлены из полиэфирного композитного материала, армированного стекловолокном или углеродным волокном. Эти составы придают лезвиям большее сопротивление. Лопасти могут иметь длину до 100 метров и соединены со ступицей ротора. Благодаря этой ступице лопасти могут изменять угол падения лопастей, чтобы использовать преимущество ветра.
Что касается роторов, в настоящее время горизонтальны и могут иметь стыки. Обычно он расположен с наветренной стороны башни. Это делается для того, чтобы уменьшить циклические нагрузки на лопасти, которые возникают, если они расположены с подветренной стороны от нее, поскольку, если лопасть размещается за кильватерным следом башни, скорость падения будет значительно изменена.
Гондола
Это кабинка, о которой можно сказать, что Это машинное отделение ветряной турбины.. Гондола вращается вокруг башни, чтобы турбина была обращена к ветру. Гондола содержит редуктор, главный вал, системы управления, генератор, тормоза и механизмы поворота.
Коробка передач
Коробка передач предназначена для отрегулируйте скорость поворота от главного вала к необходимому генератору.
Generador
В сегодняшних ветряных турбинах есть три типа турбин которые зависят только от поведения генератора, когда он находится в условиях чрезмерной скорости ветра и когда предпринимаются попытки избежать перегрузок.
Почти все турбины используют одну из этих 3 систем:
- Индукционный генератор с короткозамкнутым ротором
- Двухфазный индукционный генератор
- Синхронный генератор
Система разрыва
Система торможения это система безопасности У него есть диски, которые помогают в аварийных ситуациях или в ситуациях технического обслуживания останавливать мельницу и предотвращать повреждение конструкций.
система управления
Мельница полностью контролируется и автоматизируется системой управления. Эта система состоит из компьютеров, которые управляют информацией, поступающей от флюгера и анемометра, расположенного наверху гондолы. Таким образом, зная погодные условия, вы можете лучше ориентировать мельницу и лопасти, чтобы оптимизировать выработку электроэнергии при дующем ветре. Всю информацию, которую они получают о состоянии турбины, можно удаленно отправить на центральный сервер, и все будет под контролем. В случае, если скорость ветра или погодные условия могут повредить конструкцию ветряной турбины, с помощью системы управления вы можете быстро узнать ситуацию и активировать тормозную систему, избегая таким образом повреждений.
Благодаря всем этим частям ветряной турбины вы можете генерировать электрическую энергию из ветра возобновляемым и экологически чистым способом.
Содержание статьи соответствует нашим принципам редакционная этика. Чтобы сообщить об ошибке, нажмите здесь.
Какие виды ветрогенераторов наиболее эффективны: особенности, достоинства и недостатки
Возрастающий интерес конструкторов к ветроэнергетике, стремление обеспечить автономность, независимость жилья от поставщиков ресурсов, вызвали появление множества разработок, функционально опережающих традиционные образцы. Обилие конструкций и разновидностей ветряков заставляет рассмотреть их внимательнее.
Основные виды ветрогенераторов
В первую очередь, ветрогенераторы принято разделять на вертикальные и горизонтальные. Эти группы называются так из-за расположения оси вращения крыльчатки. Горизонтальные конструкции напоминают пропеллер или вентилятор, а вертикальные по своему строению близки к карусели. Такое разделение условно, в настоящее время имеются конструкции, сочетающие в себе элементы и той, и другой группы. Есть также отдельные устройства, которые не могут быть причислены к этим категориям.
Горизонтальные конструкции, их особенности, достоинства и недостатки
Горизонтальные устройства имеют более высокую эффективность, поскольку энергия потока усваивается ими намного полнее. Все горизонтальные ветряки созданы практически по одной конструктивной схеме, есть некоторые отличия лишь в строении ротора. К недостаткам этой группы можно отнести необходимость настройки на ветер, которая хоть и производится автоматически, но требует наличия дополнительного шарнирного соединения, обеспечивающего вращение устройства вокруг вертикальной оси.
Кроме того, для горизонтальных устройств важно наличие высокой опоры — мачты, обеспечивающей оптимальный режим контакта с потоками ветра. Специфика работы требует наличия защиты от ураганного ветра, которая при увеличении силы потока отводит ротор от ветра, вследствие чего частота вращения резко падает.
Вертикальные генераторы, особенности, плюсы и минусы
Вертикальные ветрогенераторы менее эффективны вследствие наличия останавливающего воздействия потока ветра на обратные стороны лопастей. Этот недостаток практически единственный. Вертикальные конструкции не нуждаются в наведении на ветер, не требуют установки на высокие мачты, доступны для ремонта, обслуживания или самостоятельного изготовления.
Именно вертикальные конструкции обеспечивают такое разнообразие форм и моделей ротора, созданных профессиональными конструкторами и талантливыми любителями. Рассмотрим некоторые варианты конструкции вертикальных роторов:
Ротор Дарье
Отличается конфигурацией лопастей, которые расположены вертикально и по касательной к окружности вращения. Кроме того, форма лопасти имеет строение как у крыла самолета, поэтому при вращении создается подъемная сила, облегчающая движение и способствующая работе со слабыми потоками ветра.
Ветровая турбина Савониуса
Этот вид имеет две лопасти, установленные напротив друг друга. Форма лопастей напоминает желоб, при воздействии ветрового потока на обратную сторону происходит расщепление струи воздуха, которая частично уходит в сторону, а частично соскальзывает с обратной стороны одной лопасти на рабочую часть второй. Ветрогенератор Савониуса является одной из самых старых разработок, но до сих пор вполне успешно используется как в промышленных, так и в самодельных устройствах.
Выбор вертикального ветрогенератора
Для того, чтобы правильно подобрать конструкцию вертикального ветрогенератора, надо учесть размеры ротора, силу ветра в регионе, потребность в определенном количестве электроэнергии, и сопоставить эти величины. Чем больше ротор, тем он тяжелее и тем труднее ему начинать вращение. Способность начинать вращаться при слабых ветрах присуща не каждому виду вертикальных устройств, поэтому следует для больших ветряков использовать наиболее чувствительные конструкции.
Вариантов выбора много, их параметры мало отличаются друг от друга, но некоторая разница присутствует. Если рассматриваемая конструкция не способна обеспечить желаемое количество энергии, следует отказаться от нее и рассмотреть другой вариант.
Кроме указанных параметров надо помнить, что самодельное устройство во многих случаях выгоднее и надежнее, так как легче ремонтируется и не требует больших расходов, что при выборе может сыграть решающую роль.
Генераторы российского производства
Российские фирмы-производители ветряков пока не могут в полную силу конкурировать с зарубежными изготовителями. При этом, отечественные конструкторы учитывают специфику и потребности российского пользователя. Конструкции российских фирм рассчитаны на потребление в масштабах одного дома, или одной небольшой системы (освещение, водяной насос и т.д.). Такой подход позволяет создавать устройства, доступные по цене и удобные по параметрам.
Приобретение крупных образцов отечественному пользователю не по карману, а удовлетворить потребности одной усадьбы можно одним-двумя небольшими комплексами. Поэтому российские фирмы выпускают более привлекательные модели, что создает для них неплохие перспективы и повышает конкурентоспособность.
Необычные конструкции ветрогенераторов
Среди широкого ряда конструкций ветряков встречаются устройства весьма специфического вида. При этом, они полностью функциональны и выполняют свою работу на достаточно высоком уровне (для опытных или пилотных образцов). Некоторые конструкции совершенно выбиваются из общего ряда и обладают уникальными свойствами, другие намного ближе к традиционным формам. Рассмотрим их поближе:
Устройство на водяных каплях
Из необычных ветрогенераторов этот — самый необычный. Он не похож ни на одну известную конструкцию. Он даже не имеет вращающихся частей. Представляет собой раму, внутри которой расположены горизонтально трубки с водой. На поверхности трубок имеются сопла, из которых выпускаются капли воды, заряженной положительно при помощи электродов, находящихся внутри трубок. При порыве ветра капли попадают на противоположные электроды, изменяя их заряд, что вызывает возникновение электрического тока в системе.
Дизайнерский ветрогенератор revolution air
Этот ветрогенератор создан, по сути, с декоративными целями. Его свойства таковы, что пользоваться им как полноценным устройством вряд ли получится. Для запуска ему нужна скорость потока от 14 м/сек, а при минимальной цене в 2500 евро такие характеристики нельзя рассматривать как нормальные рабочие параметры. Устройство имеет оригинальный внешний вид, хотя, по сути, является переосмысленным в художественном смысле вариантом ветрогенератора ортогонального типа.
Парусный ветряк
Еще одна оригинальная конструкция ветряка, имеющего весьма широкие лопасти. Они изготовлены в виде рам, на которые натягивается плотное полотно, образующее парус. Такая конструкция способствует получению больших лопастей при малом весе.
Имеется также конструкция, где парус создает давление на систему поршней без вращения. Большая площадь позволяет эффективно использовать полученную энергию ветра, но имеется опасность выхода из строя мачты ветряка при сильном порыве. Конструкция практически не шумит, не имеет движущихся частей, что увеличивает срок службы и снижает расходы на обслуживание устройства.
Конструкция Третьякова
Ротор ветрогенератора Третьякова имеет довольно сложную конструкцию, хотя, по сути, он является разновидностью ротора с диффузором. Устройство имеет вертикальный ротор-крыльчатку. Вокруг нее располагается подвижный воздухоприемник со стабилизатором, автоматически устанавливающим конструкцию по ветру. Воздухоприемник имеет также ряд направляющих, организующих поступление потока в нужном направлении.
Воздух, попадая внутрь корпуса, обходит рабочее колесо снизу и направляется к лопаткам. Такой сложный путь потока способствует получению правильного направления струи и отсутствию противодействующего контакта с обратными сторонами лопастей. Ротор способен начинать вращение при ветре от 1,4 м/сек, что очень ценно в условиях нашей страны, не отличающейся сильными и ровными ветрами.
Летающий ветрогенератор-крыло
Идея создания такой конструкции опирается на тот факт, что на высоте потоки ветра более активны и имеют большие скорости. Разработчики используют приспособление, напоминающее гигантский воздушный змей, который поднимается на большую высоту и летает по заранее задуманной траектории, вырабатывая электрический ток. Устройство позволяет отказаться от создания высоких мачт, поднимать ветряк на большие высоты и обеспечивать максимально возможные скорости ветра.
Внимание! Большинство необычных разработок до сих пор не запущено в массовое производство. Причиной этого стали относительно невысокие показатели, которые демонстрируют конструкции, и сложности в осуществлении некоторых операций эксплуатационного характера (например, запуск ветряка-крыла).
Мощные генераторы электроэнергии
Мощные ветрогенераторы используются для выработки электроэнергии в промышленных масштабах. Их создание было необходимостью, вызванной полным отсутствием других возможностей. Созданные большие ветряки имеют большую мощность и действуют в составе ветроэнергетических станций (ВЭС).
В них входят десятки таких ветряков, обеспечивающих суммарную выработку 400-500 мВт энергии, что уже сопоставимо с возможностями ГЭС, хотя и не может перекрыть их. Размеры таких ветряков действительно огромны, размах лопастей турбины «Энеркон» составляет 126 м, а высота от земли до оси ротора — 135 м.
Такие габариты вызвали массу домыслов о вреде для здоровья человека, об опасности для пролетающих птиц и прочих небылицах. Использование этих гигантов дает возможность снабжать энергией целые регионы Германии, Дании и прочих государств, расположенных на побережье Атлантики и Балтики.
Возникающие слухи свидетельствуют лишь о неграмотности населения и не имеют ничего общего с реальной ситуацией. Эксплуатация крупных ветрогенераторов была бы попросту невозможной, если бы они имели какое-либо отрицательное воздействие на природу или человека. Европейские законы на этот счет весьма строги и не допускают исключений.
Источник https://www.renovablesverdes.com/ru/%D0%B2%D0%B5%D1%80%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D1%8B%D0%B5-%D0%B2%D0%B5%D1%82%D1%80%D1%8F%D0%BD%D1%8B%D0%B5-%D1%82%D1%83%D1%80%D0%B1%D0%B8%D0%BD%D1%8B/
Источник https://energo.house/veter/vidy-vetrogeneratorov.html